Способ обработки буровых растворов

Способ обработки буровых растворов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ ОБРАБОТКИ БУРОВЫХ РАСТВОРОВ путем введения связывающей сероводород добавки на основе окислов железа, о тл.и ч ающи и с я тем, что, с целью повьаиения скорости связывания сероводорода при одновременном сохранении его поглотительной способности и реологических свойств растворов с высоким содержанием твердой фазы,в качестве связывающей сероводород добавки вводят обезвоженный остаток производства аминотолуола восстановлением нитротолуола в количестве 5-50. вес.% от бурового раствора.

СОЮЗ СОВЕТСЙИХ.

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19! (11) 3(59 С 0 9 К 7 / 0 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:—

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ1ТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3417404/23-03 (22) 06,04,82 (46) 07.12.83. Бюл. М 45 (72) Л.К.Мухин, В.Л.Заворотный, Л.Н.Храмченко и В.С.Рыбальченко (71) Московский ордена Октябрьской.

Революции и ордена Трудового Красного

Знамени институт нефтехимической и газовой промышленности им,И.М.Губкина (53) 622.243.444(088.8) (56) 1. Garrent R.L., Clark R.Ê., Carney Ь.L., Grantham С.К, Chemical

scavengers for su1f i des in water-ba se dri11ing fluids. - Рейго! Techno l 1979, 31 Р 6, р. 787-796.

2, Патент США М 4008775, кл, 175-64, опублик. 1977.,(54)(57) СПОСОБ ОБРАБОТКИ ByPOBblX

РАСТВОРОВ путем введения связывающей сероводород добавки на основе окислов железа, о т л,и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения скорости связывания сероводорода при одновременном сохранении его поглотительной способности и реологических свойств растворов с высоким содержанием твердой фазы,в качестве связывающей сероводород добавки вводят обезвоженный остатск производства аминотолуола зосстановлением нитротолуола в количестве 5-50, вес.% от бурового раствора.

1058992j

Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности, в частности к бурению нефтяных и газовых скважин в условиях сероводородной агрессии, Известен способ обработки буровых растворов, в которые вводят реагентнейтрализатор сероводорода "tfillПar<1. — с и 003 7n(OH) (11 .

Однако данный реагент отрицательно влияет на реологические свойства растворов.

Наиболее близким по техническому решению к изобретению является способ обработки бурового раствора путем введения связывающей сероводород добавки, Данная добавка — реагент на основе окислов железа

"Ironite Sponge". Это синтетический оксид железа — Fe 04, полученный в результате реакции окисления порошка железа с содержанием углерода до

3,5Ъ с последующей обработкой, фракционированием и сушкой (2j, Однако известный реагент обеспечивает недостаточную скорость связывания сероводорода, что не позволяет предотвратить сероводородную коррозию оборудования, сульфидное растрескивание металла в буроввых растворах на водной основе, Кроме того, он оказывает отрицательное действие на реологию буровых растворов с боль-30 шим содержанием твердой фазы.

Целью изобретения является повышение скорости связывания сероводорода при одновременном сохранении его поглотительной способности и реоло- 35 гических свойств растворов с высоким содержанием твердой фазы .

Поставленная цель достигается обработкой буровых растворов путем введения связывающей сероводород @ добавки на основе окислов железа, в качестве которой вводят обезвоженный остаток производства аминотолуолов восстановлением нитротолуола в количестве 5-50 вес.В от бурового раствора.

Предлагаемую добавку — обезвоженный кубовый остаток, полученный при производстве 2-аминотолуола, получают восстановлением нитротолуола в присутствии железных стружек (чугун) при 50

90ОС в кислой среде (затравка ЗОЪ-ной

НС1) в течение 9 ч. Реакционную массу нейтрализуют щелочью NaOH и удаляют острым. паром целевой продукт — 2-аминотолуол: 55 сн С 3 д+ р. +, ц g (нс,, + у бО

Получаемый при этом кубовый остаток — связывающая сероводород добавка

ЗОЖ вЂ” после обезвоживания (филырация и сушка при 100 C) имеет следующий состав, Ъ; закись-окись железа (ЗОЖ) "е304 95-96, конденсированные ароматические амины (осмолы) 3,75-4,9, 2-аминотолуол 0,1-0,25„

Добавка ЗОЖ имеет плотность 42004300 кг/см,, представляет собой тонкодисперсный порошок с величиной частиц 1,2-35,0 Р (средний диаметр

„6,0р) с удельной поверхностью, измеренной по ПСХ-4 - 570,0-600,0 м /кг.

Ранее, этот обезвоженный кубовый остаток находил применение в металлургической промышленности для выплавки чугуна, но технология получения чугуна осложнялась наличием на частицах оксида железа осмоленной пленки, удаление которой было экономически невыгодным.

Предлагаемая добавка, связывающая сероводород в буровых растворах, основу которой (95-96%) также составляет закись-окись железа, дополнительно включает конденсированные .амины с молекулярной массой 850-1500 и содержанием азота 10,0-12,5% и аминотолуол, Укаэанное содержание компонентов обусловлено технологией производства аминотолуолов. Это позволяет значительно улучшить свойства реагента, на 10-15% увеличить скорость связывания сероводорода и степень защиты бурильного инструмента or сульфидного растрескивания. При этом время > до разрушения стали "Д",увеличивается на 13-15 (табл. 1 и 2).

Пример 1. Скорость связывания сероводорода различными добавками в его водных растворах (концентрация сероводорода — 0,25 мас,Ъ, концентрация реагентов — 5,0 мас,Ъ определяют по методике, основанной íà определении окончания реакции по изменению концентрации сероводорода, фиксируемой изменением потенциала сульфид-серебряного электрода (Cp eg )

H PH.

Сравнительная эффективность связывания сероводорода дана в ràáë, 1, влияние реагентов на сульфидное pac" трескивание стали — в табл. 2, Пример 2. Сравнительную эффективность торможения сульфидного растрескивания стали "Д" проводят на установке УИК в дистиллированной воде при.подаче через нее газа (скорость подачи газа V= 2.20 м9/с„ концентрация сероводорода 80 об.Ъ).

Вероятно, что повышенная эффективность предлагаемой добавки связана с меньшим размером дисперсных частиц (средний диаметр 1,2-35,0 мкм, dqp6 мкм), различием в структуре закиси-окиси железа вследствие модификации поверхности конденсированной органикой.

Пример 3. В отличие от известной добавКи, введение предлагаемой добавки в буровые растворы не

1058992

Таблица 1

Время полного связывания, мин+

Степень нейтрализации, В, за время, мин

20 80

Реагент

93-95

97-100

"Sponge"

ЗОЖ

100-120

80-90.

60-65

80-85

75-80

95-97

ЖС-7

120

СНУД

140 %

Соотношенце сероводород: реагент 1: 20 (по массе), рН 4,0.

Ф%

Состав ЗОЖ, мас,%: FegO 96,0, аминотолуол (AT) 0,1, ухудшают их реологии, так как она обладает меньшим загущающим действием (табл. 3 и 4), а в ряде случаев . улучшает ее (для буровых растворов с большим содержанием твердой фазы— табл. 5). 5

Определение влияния предлагаемого реагента ЗОЖ на реологию буровых растворов проводят на глинистом растворе следующего состава, мас,Ъ: глина

2,5, КМЦ-500 2,0, NaC1 11,5, Нiо |O

84,0.

Из табл. 3 и 4 видно, что реологические свойства буровых растворов не только не ухудшаются, а даже при некоторых концентрациях реагента

15 улучшаются..

Добавки более 30% реагента ЗОЖ в глинистый раствор на водной основе не загущают его так как загущают его

"Ironite Sponge", ЖС-7, СНУД, что позволяет рекомендовать реагент ЗОЖ для буровых растворов с более высоким содержанием твердой фазы (до 40%.).

В буровой раствор на углеводородной основе ("Эмульжел"-1) состава, мас.Ъ: дизельное топливо 37,73, 25

ОП 1,81, FeSo4 7 Н О 0,75, СаС12

23,57, СаО 0,75, вода 35,39 вводят

ЗОЖ (табл. 4), Добавки более 50% реагента ЗОЖ эмульсию "эмульжел" не загущают так jp конденсированные амины (КА) 3,9. как газущают его "Ironit.е Spor. е", ЖС-7, СНУД.

Таким образом, в отличие от известной добавки, реагент ЗОЖ не оказывает сильного загущающего действия и может быть введен в буровые растворы в больших количествах.

Влияние нейтрализаторов на технологические свойства буровых растворов с высоким содержанием твердой фазы представлено в табл. 5, причем связывающая сероводород добавка вводится в известково-битумный раствор (ИБР) вместо соответствующего количества барита..

Важную положительную роль играет наличие на поверхности тонкодисперсных частиц добавки ЗОЖ аминных соединений, которые образовались уже в процессе получения этого промышленного отхода, Состав и свойства данного реагента определяются технологией его производства. Оценить влияние эффективности действия конденсированных аминов не представляется возможным

Таким образом, предлагаемая добавка обладает повышенной эффективностью при защите бурового оборудования и обслуживающего персонала от серово,дородной агрессии.

1058992

Т а б л и ц а

1 I

Степень защиты

Cp-

2 =- %

1 Р 1

Время до разрешения при напряжении

6= 0,8 ра>р, мин

Реагент

390-410

455-460

87,0-87,5

89,0-89,5

85,7

350

Раствор 1 + 5% СНУД

80,0

250. фСостав ЗОЖ, мас.%: Fe)04 95,5 AT 0,2, KA 4,.3 °

Таблица 3

СНС, Па

В0, -6 м 10

° Раствор

1 мин 10 мин

Глинистый раствор

0,10

2,0

0,05

1120 12

Раствор 1 +5% реагента ЗОЖ

0,10

1,0

1130 10,5 0,05

Раствор 1 +15% реагента ЗОЖ

1,0

1190 11,5 0,1

0,2

Раствор 1 +30% реагента ЗОЖ

0,3

0,3

1290 12,0 0,3

Раствор 1 +40% реагента ЗОЖ

0,2

1390 14,0 0,8

2,0 Раствор 1 +50% реагента ЗОЖ

0,1

4,0

1490 18,0

1,,8

Таблица 4

Т

400

Р кг/см

Раствор

Эмульжел

Эмульжел +5% реагента ЗОЖ

1040 16 0 0,1 2,5

1060 14,5 0 0,1 2,0

300

300

Эмульжел +15% реагента ЗОЖ 1130 13,0 0,1 0,2 1,5

300

Эмульжел +30% реагента ЗОЖ 1230 12,0 0,2 0,4 1,0

300

Эмульжел +40% реагента ЗОЖ 1330 15,0 0,9 2,0 0,8

Эмульжел +60% реагента ЗОЖ 1530 20,0 1,8 2,6 0,3

300

300

Раствор 1 (без реагента)

Раствор 1 + 5% "Sponge"

Раствор 1 + 5% ЗОЖ"

Раствор 1 + 5% ЖС-7

P Т 200 кг/м 400 с

СНС, Па В д, M x10.1 10 мин мин

1058992

Таблица 5

Т oo

F кг/см

СНС, Па Вуо, М .10

1 мин 10 мин

Раствор

1700 35

1702 38

1704 43

1706 50

1701 23

1703 25

1704 29

ИБР

106

38 иБР +5% "Sponge"

110

54

ИБР +10% "5ponge"

ИБР +15% Sponge"

115

123

73

ИБР +5% ЗОЖ

ИБР.+10% ЗОЖ

ИБР +15% ЗОЖ

23

30

I Составитель А. Балуева

Редактор Н. Егорова Техред Л.иикещ Корректор И.Эрдели

Заказ 9708/24 Тираж 639 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул. Проектная, 4

П р и м е ч а н и е. Состав ЗОЖ, мас.% Fe>09 95,0., AT 0,25, КА 4 75, Состав ИБР, мас.%: дизельное топливо 28,12, битум высокоокисленный 6,18, известь 14,7, сульфонол 1,0, барит 50,0 °